一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺、制备方法和应用以及浇铸尼龙制件技术

本发明专利技术提供了一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺、制备方法和应用以及浇铸尼龙制件，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术提供的异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺含有聚醚胺基团和异氰酸根基团，具有高柔韧性和耐温性能，且所述异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺为一种端基活化的长链活性剂，能够提高己内酰胺单体的活化能力，从而快速引发己内酰胺单体的阴离子聚合，并有效的与己内酰胺单体聚合，最终与浇铸尼龙形成嵌段共聚物提升其韧性。因此，本发明专利技术通过采用嵌段共聚改性方式可以实现高效制备大型高韧性浇铸尼龙制件，具有很好的实际应用价值。具有很好的实际应用价值。具有很好的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺、制备方法和应用以及浇铸尼龙制件


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺、制备方法和应用以及浇铸尼龙制件。

技术介绍

[0002]浇铸尼龙具有聚合工艺简单、结晶度高、分子量大、力学强度高于普通尼龙、润滑效果好、使用温度范围较宽等特点，是传统的铜、铝等有色金属较为理想的替代材料，广泛应用于机械、交通、家电、冶金、航空航天兵器等行业。然而，浇铸尼龙制件存在韧性较差、冲击强度偏低的缺点，尤其在制备15kg以上的大型浇铸尼龙制件时，这一缺点愈专利技术显。这是因为浇铸尼龙制件越大，结晶度越不均匀，产品内应力越集中，从而易导致浇铸尼龙制件出现炸裂和龟裂的现象，严重影响了其应用范围。
[0003]目前对浇铸尼龙进行增韧改性主要有两种方法。第一种是催化剂改性，在制备5kg以下的小型浇铸尼龙制件时通常采用三苯甲烷三异氰酸酯作为增韧剂，因具有三维结构，与浇铸尼龙易形成多维结构从而提升冲击韧性和低温韧性，然而这种独特的三维结构的空间位阻效应导致浇铸尼龙的阴离子聚合效率降低，聚合反应时间过长，生产效率低下，不适用于高效制备大型浇铸尼龙制件。第二种是增塑剂改性，通过改变尼龙形态相结构进行物理改性，比如常用的增塑剂是六甲基磷酰三胺，在进行聚合反应时加入尼龙单体质量30％的六甲基磷酰三胺就可以有效改善浇铸尼龙的冲击强度。然而六甲基磷酰三胺的耐温性较差，在制备大型浇铸尼龙制件时因聚合反应温度高且反应时间较长，易导致六甲基磷酰三胺失效，增韧效果不佳。
专利技术内容
[0004]本专利技术的目的在于提供一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺、制备方法和应用以及浇铸尼龙制件，本专利技术提供的异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺耐高温性能好，将其作为增韧剂制备浇铸尼龙制件，聚合速度快，且增韧效果好。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺，具有式I所示结构：
[0007][0008]所述式I中n为80～150。
[0009]本专利技术提供了上述技术方案所述异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺的制备方法，包括
以下步骤：
[0010]将丙三醇、1
‑
氯
‑2‑
硝基丙烷、碱试剂与极性有机溶剂混合，进行聚合反应，得到二硝基聚醚；
[0011]将所述二硝基聚醚在催化剂以及氢气存在条件下进行加氢反应，得到聚氧化亚丙基二胺；
[0012]将所述聚氧化亚丙基二胺与六亚甲基二异氰酸酯混合，进行取代反应，得到异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺。
[0013]优选地，所述碱试剂包括氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱试剂与丙三醇的摩尔比为(0.1～0.6)：1。
[0014]优选地，所述丙三醇与1
‑
氯
‑2‑
硝基丙烷的摩尔比为1：(2～3)；所述缩合反应的温度为50～60℃，时间为1～3h。
[0015]优选地，所述催化剂为钯碳；所述加氢反应的条件包括：氢气压力为400～600kPa，反应温度为15～35℃，反应时间为2～3h。
[0016]优选地，所述聚氧化亚丙基二胺与六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1：(1～2)；所述取代反应的温度为80～100℃，时间为3～5h。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺或上述技术方案所述制备方法制备得到的异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺作为浇铸尼龙的增韧剂的应用。
[0018]本专利技术提供了一种浇铸尼龙制件，制备原料包括己内酰胺、活化剂、催化剂和增韧剂，所述增韧剂为上述技术方案所述异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺或上述技术方案所述制备方法制备得到的异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺。
[0019]优选地，所述己内酰胺、活化剂、催化剂和增韧剂的质量比为(75～80)：(3～10)：(1.5～5)：(10～40)。
[0020]优选地，所述浇铸尼龙制件的质量为15～25kg/件。
[0021]本专利技术提供了一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺，将其作为增韧剂制备浇铸尼龙，一方面可以提高己内酰胺单体的活化能力从而提升聚合速度，另一方面可以与浇铸尼龙形成嵌段共聚物提升其韧性，可用于高效制备大型高韧性浇铸尼龙制件。具体的，本专利技术提供的异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺含有聚醚胺基团和异氰酸根基团，具有高柔韧性和耐温性能，且所述异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺为一种端基活化的长链活性剂，能够提高己内酰胺单体的活化能力，从而快速引发己内酰胺单体的阴离子聚合，并有效地与己内酰胺单体聚合，最终与浇铸尼龙形成嵌段共聚物提升其韧性。而且本专利技术提供的异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺本身耐高温性能好，将其作为增韧剂制备浇铸尼龙时，在较高聚合反应温度条件下也不会失效，增韧效果好。因此，本专利技术通过采用嵌段共聚改性方式可以实现高效制备大型高韧性浇铸尼龙制件，具有很好的实际应用价值。
附图说明
[0022]图1为实施例1制备的异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺的红外光谱图；
[0023]图2为实施例2制备的异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺的核磁共振氢谱；
[0024]图3为应用例1～3以及对比例1～3制备的浇铸尼龙制件切样后冲击强度图和样条断裂情况图；
[0025]图4为应用例1～3以及对比例1～3制备的浇铸尼龙制件的拉伸强度力
‑
时间曲线和样条断裂情况图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺，具有式I所示结构：
[0027][0028]所述式I中n为80～150。
[0029]在本专利技术中，所述异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺的重均分子量优选为3000～5000，更优选为3500～4500。
[0030]本专利技术提供了上述技术方案所述异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺的制备方法，包括以下步骤：
[0031]将丙三醇、1
‑
氯
‑2‑
硝基丙烷、碱试剂与极性有机溶剂混合，进行聚合反应，得到二硝基聚醚；
[0032]将所述二硝基聚醚在催化剂以及氢气存在条件下进行加氢反应，得到聚氧化亚丙基二胺；
[0033]将所述聚氧化亚丙基二胺与六亚甲基二异氰酸酯混合，进行取代反应，得到异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺。
[0034]本专利技术将丙三醇、1
‑
氯
‑2‑
硝基丙烷、碱试剂与极性有机溶剂混合，进行聚合反应，得到二硝基聚醚。在本专利技术中，所述丙三醇优选为无水丙三醇。在本专利技术中，所述丙三醇与1
‑
氯
‑2‑
硝基丙烷的摩尔比优选为1：(2～3)，更优选为1:2。在本专利技术中，所述碱试剂优选包括氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱试剂优选为粉末状固体；所述碱试剂与丙三醇的摩尔比优选为(0.1～0.6)：1，具体可以为0.125：1、0.25：1或0.5：1，更优选为2:1。在本专利技术中，所述极性有机溶剂优选为二甲基亚砜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺，具有式I所示结构：所述式I中n为80～150。2.权利要求1所述异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺的制备方法，包括以下步骤：将丙三醇、1
‑
氯
‑2‑
硝基丙烷、碱试剂与极性有机溶剂混合，进行缩合反应，得到二硝基聚醚；将所述二硝基聚醚在催化剂以及氢气存在条件下进行加氢反应，得到聚氧化亚丙基二胺；将所述聚氧化亚丙基二胺与六亚甲基二异氰酸酯混合，进行取代反应，得到异氰酸根嵌段共聚改性聚醚胺。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱试剂包括氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱试剂与丙三醇的摩尔比为(0.1～0.6)：1。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述丙三醇与1
‑
氯
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硝基丙烷的摩尔比为1：(2～3)；所述聚合反应的温度为50～60℃，时间为1～3h。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为钯...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛旭东，吴新明，王岁祥，张文博，刘健，
申请(专利权)人：西安远通耐特汽车安全技术有限公司，
类型：发明
国别省市：